Cercetătorii de la Institutul de Ştiinţă şi Tehnologie Skoltech (Skolkovo), din Moscova, au conceput o metodă nouă de reabilitare a picioarelor după o accidentare sau un AVC, care utilizează o interfaţă creier-calculator şi stimularea electrică a coloanei vertebrale. Sistemul a fost prezentat la a patra Conferinţă Internaţională de Neurotehnologii şi Neurointerfeţe.
Creată de o echipă de oamenii de ştiinţă de la centrul de neuroinginerie al Institutului Skoltech, soluţia încorporează realitatea virtuală şi permite pacienţilor paralizaţi să-şi recapete controlul asupra membrelor inferioare şi să stăpânească mişcările naturale prin restabilirea conexiunii dintre mişcare şi intenţie.
„Pacienţii care au suferit un AVC şi, într-o oarecare măsură, cei care au suferit traumatisme ale măduvei spinării trebuie să treacă frecvent prin procesul de reabilitare în încercarea de a reconecta intenţia creierului de a mişca membrul afectat şi mişcarea musculară reală”, explică autorul principal al studiului. Ivan Ninenko, cercetător stagiar la Skoltech.
Echipa a proiectat un sistem de antrenament format dintr-o cască de realitate virtuală, care determină pacientul să iniţieze o mişcare a piciorului către un obiectiv virtual şi creează iluzia unei mişcări independente, o interfaţă neuronală care înregistrează intenţia pacientului de a se mişca, un robot care mişcă de fapt piciorul într-un mod natural datorită unui software propriu şi stimularea electrică transcutanată a măduvei spinării, care amplifică semnalul de la creier.
Interfaţa neuronală folosită de cercetători este un dispozitiv disponibil în prezent, format dintr-o cască cu electrozi care preiau activitatea electrică a creierului. În schimb, partea de software a fost îmbunătăţită de oamenii de ştiinţă ruşi, care au modificat protocolul responsabil pentru identificarea intenţiei pentru o anumită mişcare.
Robotul, fabricat de KUKA, este echipat cu senzori extrem de precisi şi este capabil să ghideze piciorul pacientului în direcţia corespunzătoare scopului pe care îl alege în realitatea virtuală. Echipa a scris un software special care îi permite robotului să imite mişcările naturale ale membrelor, reproducând traiectoria pe care ar urma-o piciorul unei persoane sănătoase.
Ochelarii VR afişează mai multe ţinte spre care un pacient încearcă să îşi mişte piciorul. Odată ce mişcarea intenţionată a fost citită din creier prin interfaţa creier-calculator şi robotul efectuează mişcarea, pacientul îşi poate vedea membrul mişcându-se în realitatea virtuală. Acest lucru face ca mişcarea să fie percepută ca fiind iniţiată şi controlată de creier.
credit: Institutul de Ştiinţă şi Tehnologie Skolkovo
În cele din urmă, ultima componentă a sistemului este stimularea electrică neinvazivă a măduvei spinării prin electrozi lipiţi pe spatele pacientului. Ideea din spatele acestei abordări este aceea că neuronii ar putea primi aşa-numitele semnale subprag din creier, care nu sunt suficient de puternice pentru a duce la activarea muşchilor. Stimularea electrică externă permite depăşirea acestei bariere şi duce la formarea de conexiuni neuronale fiabile care în cele din urmă vor funcţiona fără acest suport artificial.
Vânzările de roboţi medicali au crescut în 2021 cu până la 23%, conform Federaţiei Internaţionale de Robotică. Un total de 14.823 de roboţi medicali au fost vânduţi în întreaga lume, majoritatea roboţi chirurgicali şi roboţi pentru reabilitare.
„Cercetarea este un pas important către înţelegerea cererii din partea pacienţilor. Potenţial, în colaborare cu spitalele, putem dezvolta roboţi de reabilitare pentru a îmbunătăţi calitatea vieţii persoanelor cu dizabilităţi”, a spus coautorul studiului, profesor asociat Dzmitry Tsetserukou, care conduce laboratorul de robotică spaţială inteligentă al Institutului Skoltech şi are experienţă în dezvoltarea roboţilor de reabilitare şi a sistemelor VR pentru formarea asistentelor medicale în Japonia.
„Mai avem mult de muncă înainte ca metoda să poată fi utilizată clinic”, a spus Ninenko. „Plănuim să stabilim în mod oficial eficacitatea sistemului şi să adăugăm câteva caracteristici pe care, sperăm, pacienţii le vor aprecia şi le vor găsi utile”, a mai spus cercetătorul.
